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[IT뉴스]에기연, 고체산화물 연료전지 성능 4분만에 3배 ↑…세계 최고 수준
온카뱅크관리자
조회:
24
2024-06-12 12:02:46
<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST·부산대 공동, 나노촉매 코팅 원천기술 개발</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="WH7lgabYUb"> <p dmcf-pid="Yh5DMR3I0B" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)고체산화물 연료전지 성능을 4분만에 3배이상 급속 향상 시킬 수 있는 나노촉매 코팅 원천기술이 처음 개발됐다.</p> <p dmcf-pid="G0VHDw6Fzq" dmcf-ptype="general">한국에너지기술연구원(KIER)은 수소융복합소재연구실 최윤석 박사가 KAIST·부산대학교와 공동으로 4분 만에 고체산화물 연료전지 성능을 3배 이상 향상시키는 촉매 코팅 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.</p> <p dmcf-pid="HPgKHXA8zz" dmcf-ptype="general">고체산화물 연료전지 성능은 공기극(양극)에서 일어나는 산소환원반응 속도에 의해 결정된다. 이유는 연료극(음극)에서 일어나는 반응에 비해 공기극의 반응 속도가 느려 전체 반응 속도를 제한한다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="XF9YkE4177" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KIER 수소융복합소재연구실 연구진. 맨 오른쪽이 최윤석 선임연구원이다.(사진=KIER)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202406/12/ZDNetKorea/20240612120248546bicu.png" data-org-width="639" dmcf-mid="02Af1tDx7g" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202406/12/ZDNetKorea/20240612120248546bicu.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KIER 수소융복합소재연구실 연구진. 맨 오른쪽이 최윤석 선임연구원이다.(사진=KIER) </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="ZKRplSiBzu" dmcf-ptype="general">최윤석 선임연구원은 "산업계에서 널리 쓰는 'LSM-YSZ 복합전극'(이하 복합소재) 소재에 나노 크기의 프라세오디뮴 산화물(PrOx)을 코팅하는 방법으로 이 문제를 해결했다"고 말했다.</p> <p dmcf-pid="5RAf1tDx0U" dmcf-ptype="general">이 복합전극은 전기전도성 페로브스카이트 LSM(Lanthanum Strontium Manganite)과 산소이온 전도성 전해질인 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia)로 구성된 공기극 소재다.</p> <p dmcf-pid="16obGHj4Up" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 복합전극을 프라세오디뮴(Pr) 이온이 포함된 용액에 담가 전류를 흘렸다. </p> <p dmcf-pid="tu85msxp30" dmcf-ptype="general">최윤석 선임연구원은 "전극 표면에서 생성된 수산화기(OH-)와 프라세오디뮴 이온이 만나면 침전물 형태로 변하면서 전극에 균일하게 코팅한다"고 설명했다.</p> <p dmcf-pid="FqQFICe733" dmcf-ptype="general">이렇게 형성된 코팅층은 건조 과정을 거쳐 산화물 형태로 바뀌고 고온의 환경에서도 안정적으로 전극의 산소환원반응을 촉진한다.</p> <p dmcf-pid="3OHcPQ1mFF" dmcf-ptype="general">최윤석 선임연구원은 "상온, 상압에서 작동하면서 복잡한 장비와 공정이 필요하지 않은 전기화학 증착법을 도입했다"며 "이 코팅 공정에 들이는 시간은 단 4분에 불과했다"고 말했다.</p> <p dmcf-pid="0vFmdJUl3t" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 촉매를 적용한 복합전극과 기존 복합전극을 400시간 이상 구동한 결과, 전기화학 반응 중 발생하는 저항이 10배 이상 낮아진 것을 확인했다. </p> <p dmcf-pid="pMjV51EQp1" dmcf-ptype="general">또 이를 적용한 연료전지는 650℃에서도 기존 연료전지 대비 3배 높은 전력 생산 성능(142㎽/㎠ → 418㎽/㎠)을 나타냈다. 이는 학계에 보고된 'LSM-YSZ 복합전극' 적용 고체산화물 연료전지 성능 중 최고 수준이다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="UsGA6P5rp5" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="나노촉매 코팅 복합 전극 개략도. 임피던스 및 전지 성능을 측정했다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202406/12/ZDNetKorea/20240612120250092eqly.jpg" data-org-width="561" dmcf-mid="yia9XZc63K" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202406/12/ZDNetKorea/20240612120250092eqly.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 나노촉매 코팅 복합 전극 개략도. 임피던스 및 전지 성능을 측정했다. </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="uvFmdJUluZ" dmcf-ptype="general">최 선임연구원은 “이번에 개발한 전기화학 증착기술은 기존 고체산화물 연료전지 제작 공정에 큰 영향을 주지 않는 후처리 공정"이라며 "고체산화물 연료전지뿐만 아니라 수소 생산을 위한 고온 수전해(SOEC) 등 다양한 에너지 변환장치에 적용 가능한 원천기술"이라고 말했다.</p> <p dmcf-pid="7jCJBbvapX" dmcf-ptype="general">최 선임연구워는 또 "현재 0.5㎠의 셀로 시험한 것"이라며 "앞으로 가로, 세로 10㎝ 크기의 셀에 적용할 계획"이라고 덧붙였다.</p> <p dmcf-pid="zdk8F3rRzH" dmcf-ptype="general">연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지 '어드밴스트 머티리얼즈'에 게재됐다. </p> <p dmcf-pid="qzPtOIRuzG" dmcf-ptype="general">예산은 산업통상자원부 신재생에너지핵심기술개발사업과 과학기술정보통신부 개인기초연구사업의 지원을 받았다.</p> <p dmcf-pid="BDTgVfGkUY" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p>
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